Моделювання, чисельне дослідження і аналіз поверхневих яркостей деяких об'єктів Сонячної системи

Оптичний телескоп не може підвищувати поверхневу яскравість протяжних небесних об'єктів [1, С.137]. При спостереженні в телескоп максимальна поверхнева яскравість у протяжного небесного об'єкту буде при равнозрачковом збільшенні.

Поверхнева яскравість Урану, що має зоряну величину m=5,7m-6,1m і кутовий розмір A=b=3,4-3,9 складає 4000-4530 Кет. Щоб це значення було доступне сприйняттю, необхідно, щоб на телескопі було поставлено найменше корисне збільшення. Втрати світла в телескопі при віддзеркаленні і поглинанні вважатимемо за невеликих і неістотних.

Враховуючи найбільше корисне збільшення телескопа, отримуємо, що телескоп може максимально знизити природну поверхневу яскравість протяжного об'єкту в 282,24 разу.

Для того, щоб розрізнити, що світлий об'єкт на темному фоні є диском, а не крапкою, необхідно, щоб кутовий розмір цього об'єкту був не менше 5' [2, С.18]. Тому, щоб розгледіти диск Урану, що має кутовий розмір 3,4-3,9, необхідно застосувати приблизно 76,9-88,2-кратне збільшення, тобто практично 90-кратне збільшення.

Космічні знімки показують, що на поверхні диска Урану ніяких помітних деталей не видно, і сам Уран виглядає однорідною кулею інтенсивного блакитного кольору. Щоб диск Урану досяг хоч би більш-менш прийнятних для розгляду 20', необхідно застосувати 308-353x, тобто мінімум 300-кратне збільшення.

Забезпечити 300-кратне збільшення і можливість видимості природної поверхневої яскравості Урану може телескоп з діаметром об'єктиву не менше 1800 мм.

Не дивлячись на існування на сьогодні чималої кількості телескопів з діаметрами об'єктивів в декілька метрів і проектування ще крупніших телескопів з діаметрами об'єктивів в десятки метрів, 1800-міліметровий телескоп залишається інструментом характернішим не для любительських спостережень, а власністю серйозних наукових обсерваторій.

Тому при спостереженнях Урану з невеликими телескопами поверхнева яскравість його буває понижена в гонитві за бажанням розгледіти диск.

Так, наприклад, в 300-міліметровий телескоп поверхнева яскравість Урану при збільшенні в 300 разів складає 111-126 Кет і близька до критичного значення 100 Кет, нижче за яке розрізнити дійсний колір небесного об'єкту неможливо. У 110-міліметрові телескопи при 169 кратах збільшення поверхнева яскравість Урану виявляється рівною 47-53 Кет і порівнянна з поверхневими яркостямі яскравих планетарних туманностей. Мабуть цим пояснюється само назва цих туманностей – планетарні – за їх схожість з неяскравими дисками Урану і нептуна.

Поверхнева яскравість нептуна (m=7,7m-7,8m; A=b=2,2-2,3) складає 2030-2037 Кет. Мінімальне збільшення для розрізнення диска нептуна приблизно рівне 140х. І хоча на диску нептуна теж ніяких особливих деталей з поверхні Землі розглянути не вдається, все ж таки бажано розглянути сам диск побільше, а, означає, застосувати збільшення 500-600x. Такі значення збільшень близькі до граничних із-за впливу атмосфери наземним збільшенням, і навіть з 500-міліметровими телескопами поверхнева яскравість нептуна складає всього лише десятки Кет, відправляючи нептун в розряд саме яскравих планетарних туманностей.

По нез'ясовній випадковості дійсні кольори Урану і нептуна виявилися схожими з квітами смеркового зору і, мабуть, перехід від дійсного кольору до смеркового відбуватиметься не дуже помітно.

Проте, враховуючи максимально можливе пониження в 282,24 разу поверхневої яскравості телескопом, навіть досить яскравий Сатурн може втратити свій дійсний золотисто-жовтий колір, оскільки його поверхнева яскравість не перевершує 21000 Кет. Такий перехід від безумовно жовтого кольору до безбарвного сірого явно помітний.

В результаті втрати можливості бачити об'єкт в кольорі погіршується і видимість дрібних деталей об'єкту. Це пов'язано з переходом зорового сприйняття з колбочкового апарату на палочковий.

Можливість видимості дійсного кольору Плутона вимагає докладнішого дослідження. Решту планет Сонячної системи мають високі значення поверхневих яркостей і залишаються видимими в своєму дійсному кольорі при будь-яких корисних збільшеннях телескопа.

Література.

1. Гершензон Е. М., Малов Н. Н., Мансуров А. Н. Курс загальної фізики: Оптика і атомна фізика: Навчальний посібник. – М Освіта, 1992. – 320с.

2. Лабузов А. С. Лабораторний практикум по астрономії: Навчальний посібник. – М Прометей, 1999. – 90с.

Лабузов А. С., ЕГУ ім. І. А. Буніна